単一発光素子内においてエリア定義形の多色発光を行うＯＬＥＤ
【課題】従来技術の欠点を解消した、白色光を発光する有機エレクトロルミネセンスデバイスを提供する。
【解決手段】ここに開示されているのは、ａ）基板と、ｂ）この基板に配置された第１電極と、ｃ）この第１電極に配置され、２つ以上の発光材料を含む複合発光層と、ｄ）この複合発光層に配置された第２電極とを含む有機エレクトロルミネセンスデバイスであり、上記の電極により、共通にまた個別に複合発光層がアドレッシングされる。
【解決手段】ここに開示されているのは、ａ）基板と、ｂ）この基板に配置された第１電極と、ｃ）この第１電極に配置され、２つ以上の発光材料を含む複合発光層と、ｄ）この複合発光層に配置された第２電極とを含む有機エレクトロルミネセンスデバイスであり、上記の電極により、共通にまた個別に複合発光層がアドレッシングされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には薄膜デバイスの処理及び製造の技術分野に関する。より具体的にいうと、本発明は有機発光ダイオードデバイス及びディスプレイの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を用いた白色発光パネルは、将来の低電力消費形の照明解決手段として研究が行われている。構成波長から白色光を形成して可視スペクトルをカバーするため、これらのパネルにおいてふつう複数の発光体が使用される。１つの方法に含まれるのは、個々の発光体から発光をベースにして、個々のピクセルによるＯＬＥＤパネルのピクシレーション（pixilation）を使用することである。これにより、このパネルから得られる全体的な発光は、種々異なる波長からの発光から構成されて、白らしく見えるのである。このような方法には、有機層に対しても、個々のＯＬＥＤピクセルをアドレッシングするために使用される電極に対しても共に、コストのかかるパターニング法が必要である。
【０００３】
有機エレクトロルミネセンスデバイスから白色光の形成を可能にする１アプローチが開示されている。このアプローチでは、種々異なる波長で発光する発光体によって、ＯＬＥＤの単一の複合有機発光層の表面パターニングを行う必要がある。種々異なる色を発光する上記の複合発光層からこのようにして得られて合成された発光により、可視スペクトルがカバーされて所望の色の光が形成される。さらに、上記の複合層内の発光材料では共通のカソード及びアノードが使用されており、これによってコストのかかる電極パターニング法を回避している。このタイプのエレクトロルミネセンスは、コストを低減するための１つの手法であり、この手法によってこのデバイスの実質的な効率を維持する一方で、構成発光色から得られる白色光を発光する表面が得られるのである。
【０００４】
さらに上記の複合発光層内に、異なる波長の光を発光する異なる発光体材料を、異なるパターンでデポジットすることができ、これによってこのエレクトロルミネセンスデバイスにおいて静的で多色のアイコンが形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、従来技術の欠点を解消した、白色光を発光する有機エレクトロルミネセンスデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題は、本発明の請求項１により、有機エレクトロルミネセンスデバイスにおいて、このデバイスには、基板と、この基板に配置された第１電極と、この第１電極に配置された複合発光層と、この複合発光層に配置された第２電極とが含まれており、上記の複合層には第１発光材料が含まれており、この第１発光材料は、少なくとも１つの付加的な発光材料によってパターニングされ、この付加的な発光材料により、上記の第１発光材料とは異なるスペクトルが発させられ、さらに上記の第２電極および第１電極は、複合発光層全体に共通であり、かつ該複合発光全体をアドレッシングすることを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供することによって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の１つ又はそれ以上の実施形態において開示されるのは、第１発光材料と、第１発光材料の表面上／表面内にパターニングされる少なくとも１つの付加的な発光材料とを有する複合発光層を含む新規のエレクトロルミネセンス（ＥＬ）デバイスである。上記の複合発光層のすべての色発光領域は、このＥＬデバイスの２つの電極によって個別にアドレッシング可能である。いくつかの実施形態では少なくとも１つの付加的な発光材料が、第１発光層内の副層に埋め込まれるか、又は副層が形成されて１つ以上の色発光領域が得られる。いくつかの実施形態では上記の領域により、繰り返しのパターンが形成される。いくつかの実施形態において上記のＥＬデバイスは、白又はモノクロームのカラー方式を使用した面照明（area lighting）の場合と同様に均一な発光を供給するように設計された発光素子である。別の実施形態において上記のＥＬデバイスは、静的で多色のアイコンを供給するように設計される。
【０００８】
いくつかの実施形態によれば、上記の複合発光層は、均一な薄膜又は層としてデポジットされた第１青色発光材料と、この薄膜又は層にパターンでデポジットされる第２緑色発光材料と、これらの第１及び第２の発光材料にさらに別のパターンでデポジットされる第３赤色発光材料とから構成される。デポジットされる赤色及び／又は緑色材料はさらに、下に設けられている青色発光層に「入り込む」ことが可能である。上記の複合発光層は、電極の対によって個別にアドレッシング及びアクティブ状態にされる。ここでこれらの電極は、添付の図面に示すようにスタック状に配置することができる。上記のＥＬデバイスはまた、必要に応じて１つの層内に電荷注入、電荷輸送、電荷阻止及び封入層又はこれらの組み合わせを含むことができ、また有利には共通の基板に構成される。例えば、正孔輸送及び電子阻止層の組み合わせは、ＰＡＮＩ（ポリアニリン），ＰＥＤＯＴ（ポリ（３，４）−エチレン−ジオキシチオフェン））及びＰＳＳ（ポリスチレンスルホネート）などの材料を含むことが可能である。
【０００９】
さらに、上記のＥＬデバイスは、正孔注入及びこのデバイスの平坦化を向上させるアノードバッファ層を含むことができる。
【００１０】
本発明の少なくとも１つの実施形態にしたがってＥＬデバイスを作製する１つの方法は、最初に、例えば、青色を発光する発光薄膜又は層を作製することである。この薄膜は、単一の大きな電極、例えば、透明ＩＴＯアノードにスピンコート又は蒸着することができる。つぎにこの青色発光薄膜又は層をパターニングして、緑色及び赤色発光材料をデポジットすることの可能な領域を得ることができる。これに続いて単一の大きなカソードがデポジットされる。形成される光の色は、個々の色発光領域の効率及び各領域からなる相対的な面積によって決定される。これによってピクシレーションされる電極の、コストのかかるパターニングが回避される。択一的には最初に非発光性のマトリクス薄膜又は層をスピンコートすることができる。つぎにさまざまなスペクトルを得るために必要な発光体及び成分（moiety）が上記のマトリクスにパターニングされる。この場合に例えば、赤、緑及び青又はシアン及びオレンジを組み合わせる。
【００１１】
使用するパターニング法は、別の方法でもよく、また例えばＰＤＭＳスタンプ、発光体分子を含む溶媒のスピニング、パターンのインジェットによる形成、蒸着又は別の任意の印刷方式を含むことができる。さらに、パターンの局所的な領域に必要な別の成分、例えば電荷輸送分子を拡散させて、印刷又はデポジット法によって変更された領域におけるデバイス性能を向上させることができる。
【００１２】
本発明の１実施形態では、上記の第１発光材料は、黄色、青色、緑色、赤色、シアンおよびオレンジのうちの少なくとも１色に発光する。
【００１３】
本発明の１実施形態では、上記の少なくとも１つの付加的な発光材料は、黄色、青色、緑色、赤色、シアンおよびオレンジのうちの少なくとも１色に発光する。
【実施例】
【００１４】
図１には本発明の少なくとも１つの実施形態によるエレクトロルミネセンス（ＥＬ）デバイス２０５の１実施形態の断面図が示されている。ＯＬＥＤデバイス２０５には基板２０８及びこの基板２０８上の第１電極２１１が含まれている。ＯＬＥＤデバイス２０５にはまた第１電極２１１上の半導体スタック２１４も含まれている。半導体スタック２１４には少なくとも、（１）アノードバッファ層（ＡＢＬ）２１５及び（２）複合発光層（ＣＥＭＬ composite light emissive layer）層２１６が含まれている。
【００１５】
図１に示したようにＯＬＥＤデバイス２０５は下面発光型デバイスである。下面発光型デバイスとして、第１電極２１１はアノードとして動作し、またＡＢＬ２１５は第１電極２１１上に配置される。ＣＥＭＬ２１６はＡＢＬ２１５上に作製され、続いて第２電極２１７（カソード）が半導体スタック２１４上に作製される。図１に示した層とは別の層、例えば絶縁層、バリア層、電子／正孔注入層及び阻止層、ゲッタ層なども付加することもできる。これらの層のうちのいくつかの実施例を以下、さらに詳しく説明する。
【００１６】
基板２０８：
基板２０８は、上記の付加的な層及び電極を支持することができかつＯＬＥＤデバイス２０５によって放射される光の波長に対して透明又は半透明である任意の材料とすることが可能である。有利な基板材料には、ガラス、石英、シリコン及びプラスチック、有利には薄いフレキシブルガラスが含まれる。基板２０８の有利な厚さは、使用する材料及びデバイスの用途に依存する。基板２０８はシート又は連続したフィルムの形態とすることが可能である。この連続フィルムは、例えば、ロールツーロール製造法に使用され、これは殊にプラスチック、金属及び金属化されたプラスチックシートに適している。
【００１７】
第１電極２１１：
下面発光型の構成では、第１電極２１１はアノードとして動作する（このアノードは正孔注入層として使用される導電層である）。典型的なアノード材料には、金属（例えば白金、金、パラジウム、インジウム等）；金属酸化物（例えば酸化鉛、酸化スズ、酸化インジウムスズ等）；黒鉛、ドープされた無機半導体（例えばシリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム等）；ドープされた導電性ポリマー（例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等）が含まれる。第１電極２１１は、有利には酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる。
【００１８】
第１電極２１１は有利には、ＯＬＥＤデバイス２０５によって形成される光の波長に対して透明又は半透明である。第１電極２１１の厚さは有利には、約１０ナノメートル（ｎｍ）〜約１０００ｎｍであり、さらに有利には５０ｎｍ〜約２００ｎｍであり、最も有利には約１００ｎｍ〜１５０ｎｍである。
【００１９】
一般に第１電極層２１１は、当該技術分野において公知である、薄膜をデポジットするための任意の技術を使用して作製することができ、これには例えば、純金属又は合金又は他の薄膜状の前駆体を使用した、例えば真空蒸着、スパッタリング、電子ビームデポジション又は化学気相成長が含まれる。
【００２０】
ＡＢＬ２１５：
ＡＢＬ２１５は、良好な正孔伝導特性を有し、第１電極２１１からＥＭＬ２１６に正孔を有効に注入するために使用される。ＡＢＬ２１５は、ポリマー又は小分子材料又は他の有機材料又は部分的に有機な材料からなる。例えば、ＡＢＬ２１５は、共に小分子の形又はポリマーの形である第３アミン又はカルバゾール誘導体、導電性ポリアニリン（ＰＡＮＩ）、又はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）の溶液）（HC Starck社からBaytron Pとして入手可能）から作製することができる。ＡＢＬ２１５は、約５ｎｍ〜約１０００ｎｍの厚さを有することができ、また通常では約５０〜約２５０ｎｍが使用される。
【００２１】
ＡＢＬ２１５の他の例には、任意の小分子材料及びこれに類似するものが含まれ、有利には０．３〜３ｎｍの厚さを有するプラズマ重合されたフルオロカーボンフィルム（ＣＦｘ）、有利には１０〜５０ｎｍの厚さを有する銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）フィルムなどが含まれる。
【００２２】
ＡＢＬ２１５は、選択的デポジション技術又は非選択的デポジション技術により形成させることができる。選択的デポジション技術の例には、例えばインクジェットプリント、フレックスプリント及びスクリーン印刷が含まれる。非選択的デポジション技術の例には、例えばスピンコーティング、浸漬コーティング、ウェブコーティング及びスプレーコーティングが含まれる。正孔輸送及び／又はバッファ材料は、第１電極２１１にデポジットされ、つぎに乾燥して薄膜にすることができる。乾燥した薄膜は、ＡＢＬ２１５である。ＡＢＬ２１５に対する他のデポジション法には、（ＣＦｘ層用の）プラズマ重合、真空蒸着、又は（例えばＣｕＰｃの被膜用の）気相蒸着が含まれる。
【００２３】
ＣＥＭＬ２１６：
複合発光層（ＣＥＭＬ）２１６は、複数のエレクトロルミネセンス材料から構成されており、これらの材料は、第１電極２１１と第２電極２１７とにわたって電位を加えることによって、又は別の励起によって光を発する。このＣＥＭＬは、モノマー、オリゴマー、小分子及びポリマーのような性質の有機又は有機金属の材料から作製することができる。ここで使用した有機という語には有機金属材料も含まれる。これらの材料における発光は、蛍光又は燐光の結果として形成することができる。異なる色スペクトルを発光する複数の発光材料は、スタンプ、印刷、蒸着、別のデポジション処理又はこれらの技法の任意の組み合わせによって合成されてＣＥＭＬ２１６が形成される。例えば、青色発光ポリマー材料に赤色及び緑色を発光する染料をスタンプすることによって、ＣＥＭＬ２１６から白っぽい発光を得ることができる。ＣＥＭＬ２１６に使用可能な発光材料の例に含まれるのは、以下である。
【００２４】
（ｉ）ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）及びフェニレン残基を様々な位置で置換したその誘導体；
（ｉｉ）ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）及びビニレン残基を様々な位置で置換したその誘導体；
（ｉｉｉ）ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）及びフェニレン残基を様々な位置で置換しかつビニレン残基を様々な位置で置換したその誘導体；
（ｉｖ）ポリ（アリーレンビニレン）、ここでアリーレンは、ナフタレン、アントラセン、フリレン、チエニレン、オキサジアゾール及びその類似体のような残基とすることが可能である；
（ｖ）ポリ（アリーレンビニレン）の誘導体、ここでアリーレンは上記の（ｉｖ）と同様とすることができ、さらにアリーレンの様々な位置に置換基を有することができる；
（ｖｉ）ポリ（アリーレンビニレン）の誘導体、ここでアリーレンは上記の（ｉｖ）と同様とすることができ、さらにビニレンの様々な位置に置換基を有することができる；
（ｖｉｉ）ポリ（アリーレンビニレン）の誘導体、ここでアリーレンは上記の（ｉｖ）と同様とすることができ、さらにアリーレンの様々な位置に置換基及びビニレンの様々な位置に置換基を有することができる；
（ｖｉｉｉ）アリーレンビニレンオリゴマー、例えば（ｉｖ）、（ｖ）、（ｖｉ）及び（ｖｉｉ）におけるアリーレンビニレンオリゴマーと、非共役オリゴマーとのコポリマー；及び
（ｉｘ）ポリ（ｐ−フェニレン）及びフェニレン残基を様々な位置で置換したその誘導体、これにはラダーポリマー誘導体、例えばポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）及びその類似体が含まれる；
（ｘ）ポリ（アリーレン）、ここでこのアリーレンはナフタレン、アントラセン、フリレン、チエニレン、オキサジアゾール、及びその類似体のような残基：及びアリーレン残基を様々な位置で置換したその誘導体とすることができる；
（ｘi）オリゴアリーレン、例えば（ｘ）で示したオリゴアリーレンと、非共役オリゴマーとのコポリマー
（ｘｉｉ）ポリキノリン及びその誘導体；
（ｘｉｉｉ）ポリキノリンと、例えば溶解性を提供するためのアルキル基又はアルコキシ基でフェニレンを置換したｐ−フェニレンとのコポリマー；
（ｘｉｖ）硬質のロッドポリマー（rigid rod polymer）、例えばポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスチアゾール）、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾイミダゾール）、及びその誘導体、及び
（ｘｖ）ポリビニルカルバゾール又は別の非共役ポリマー
が含まれる。
【００２５】
ポリフルオレンを使用する別の有機発光材料に含まれるのは、緑色、赤色、青色又は白色の光を発光するもの、又はその類縁体、コポリマー、誘導体又はこれらの混合物である。他のポリマーには、ポリスピロフルオレン系のポリマー、その類縁体、コポリマー及び誘導体が含まれる。択一的にポリマーでもなく、又はポリマーとの組み合わせでもない、蛍光又はりん光によって発光する有機小分子を有機エレクトロルミネセンス層として使用するか、又は複合発光層の一部とすることが可能である。有機小分子材料の例に含まれるのは、
（ｉ）トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ3）；
（ｉｉ）１，３−ビス（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノフェニル）−１，３，４−オキシジアゾール（ＯＸＤ−８）；
（ｉｉｉ）−オキソービス（２−メチル−８−キノリナト）アルミニウム；
（ｉｖ）ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム；
（ｖ）ビス（ヒドロキシベンゾキノリナト）ベリリウム（ＢｅＱ．ｓｕｂ．２）；
（ｖｉ）ビス（ジフェニルビニル）ビフェニレン（ＤＰＶＢＩ）；及び
（ｖｉｉ）アリールアミン置換したジスチリルアリーレン（ＤＳＡアミン）である。
【００２６】
このＥＭＬ２１６は任意の所望の色で発光することができ、かつ所望のようにポリマー、コポリマー、染料、ナノ粒子、小分子、ドーパント、クエンチャー、及び正孔輸送材料又はこれらの任意の組み合わせを含むことができる。付加的にＥＭＬ２１６は、複合発光層における種々異なる発光材料のパターンの密度に依存して種々と異なる色の光を発することができる。
【００２７】
さらに発光材料は、有機又は無機のりん光又は蛍光染料を含むことができる。例えば、使用する発光材料は、例えば、有機発光染料（例えばペリレン及びクマリン）のような染料を含むことができる。発光材料として、又は発光材料に付加的に使用可能なスペクトルコンバージョン材料の別の例に含まれるのは、例えば、セリウムをドーピングしたガーネット、窒化りん光体、イオン化したりん光体、例えばＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ2+又はＳｒＳ：Ｅu2+、又は量子点である。
【００２８】
ＣＥＭＬ２１６の厚さは、約５ｎｍ〜約５００ｎｍであり、有利には約２０ｎｍ〜約１００ｎｍ、さらに有利には約７５ｎｍとすることが可能である。さまざま発光材料をパターニングするために使用する方法は、別の方法でもよく、例えばＰＤＭＳスタンプ、発光体分子を含む溶媒のスピニング、パターンのインクジェット又は別の任意の印刷法及び蒸着を含むことができる。さらに、パターンの局所的な領域に必要な別の成分、例えば電荷輸送分子を拡散させて、印刷法によって変更された領域におけるデバイス性能を向上させることも可能である。
【００２９】
このように発光材料に加えて、ＣＥＭＬ２１６は、電荷輸送機能のある材料も含有することができる。電荷輸送材料には電荷担体を輸送することができるポリマー又は小分子が含まれる。例えば、ポリチオフェン、誘導体化されたポリチオフェン、オリゴマー型のポリチオフェン、誘導体化されたオリゴマー型のポリチオフェン、ペンタセン、トリフェニルアミン及びトリフェニルジアミンなどのような有機材料が含まれる。ＥＭＬ２１６は、半導体、例えばシリコン、ヒ化ガリウム、セレン化カドミウム又は硫化カドミウムも含むことができる。
【００３０】
本発明の択一的な実施形態では、最初に非発光性の（例えば、ポリメチルメタクリレート又はポリカーボネート又はポリビニルカルバゾールの）マトリクス層をデポジットし、引き続き、パターン化を行って又はこれを行わずにマトリクス内にさまざまな発光材料を埋め込むことによってＣＥＭＬ２１６を作製することができる。このようにして各発光エリアは輸送材料を有し、また別の構成体は、固有の発光体に最適化される。各発光体の輸送材料は異なっていてもよい。
【００３１】
第２電極２１７：
下面発光型の構成では、第２電極層２１７は、カソードとして機能する（カソードは、電子注入層として使用されかつ低い仕事関数を有する材料を含有する導電層である）。この第２電極は多数の異なる材料を含有することができるが、有利な材料に含まれるのは、アルミニウム、銀、金、マグネシウム、カルシウム、セシウム、バリウム、又はこれらの組み合わせである。さらに有利には、このカソードはアルミニウム、アルミニウム合金又はマグネシウムと銀の組み合わせを包む。付加的なカソード材料は、ＬｉＦ等のようなフッ化物を含有していても良い。第２電極２１７は、ここでは単層として示されているが、上記の１つ又は複数の材料の任意の有利な組み合わせからなる複数の副層から構成することもできる。
【００３２】
第２電極層２１７の厚さは、約１０ｎｍ〜約１０００ｎｍであり、有利には約５０ｎｍ〜約５００ｎｍであり、さらに有利には約１００ｎｍ〜約３００ｎｍである。第２電極２１７をデポジットすることの可能な多数の方法が当業者には公知であるが、真空蒸着法及びスパッタリング法が有利である。
【００３３】
本発明を実現するデバイスは次のように作製した。ＩＴＯコートされた（アノード）ガラス基板上に定められる大きなエリアピクセルを使用した。６０ｎｍのＰＥＤＯＴ層（アノードバッファ層）をその上にスピンコートした。これに続くのが青色発光ポリマー（ＬＥＰ）薄膜である。つぎに緑色の染色によってプレコートしたスタンプを使用した。このスタンプは、青色ＬＥＰの最上部に配置され、緑色染色が、青色ＬＥＰの特定の領域に押し込まれた。これに続いて行われたのが赤色染料によるスタンプである。このようにして赤色及び緑色の領域のパターンを有する青色ＬＥＰの複合層が得られた。これに続いて行われるのが、単一の大きなカソードの蒸着である。このデバイスから得られる光は、上記の発光色の組み合わせである。したがってコスト的に有利な「白色」光源が得られるのである。
【００３４】
図２には本発明の少なくとも１つの実施形態によるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）デバイス３０５の１実施態様の断面図が示されている。デバイス３０５は、次のものを除いてデバイス２０５とすべての点で類似又は同じであり、類似の参照番号が付された構成要素は同じ又は同様に説明される。すなわち、半導体積層３１４には少なくとも３層、ＥＭＬ２１６、正孔輸送（ＨＴ）中間層３１８及びアノードバッファ層（ＡＢＬ）２１５が含まれるのである。
【００３５】
ＨＴ中間層３１８：
ＨＴ層３１８の機能はつぎに挙げるもののうちのいくつかである。すなわち、ＥＭＬ２１６への正孔注入をアシストする機能、励起子の消光を低減する機能、電子輸送よりも良好な正孔輸送を提供する機能、及び電子がＡＢＬ２１５へ侵入してこれを減損することを阻止する機能のうちのいくつかである。いくつかの材料は、上で列挙した所望の特性の１つ又は２つを有することができるが、この材料の中間層としての有効性は、これらが提示する特性の数によって改善されると考えられる。ＨＴ中間層３１８は、少なくとも部分的に次の１つ以上の化合物、その誘導体又はその残基などから構成されるか、又はそれらから誘導することができる。すなわち、ポリフルオレン誘導体、ポリ（２，７−（９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレン）−（１，４−フェニレン−（（４−ｓｅｃ−ブチルフェニル）イミノ）−１，４−フェニレン）及び架橋可能な形を含む誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）の発光しない形、架橋可能な小分子又はポリマーマトリックスと混合されたトリアリールアミン系材料（例えばトリフェニルジアミン（ＴＰＤ）、α−ナフチルフェニル−ビフェニル（ＮＰＢ））、チオフェン、オキセタン官能化ポリマー及び小分子等である。ＨＴ中間層３１８中で使用される正孔輸送材料は、有利にはポリマーの正孔輸送材料であるが、ポリマー結合剤を有する小分子の正孔輸送材料とすることも可能である。例えば、主鎖又は側鎖中に芳香族アミン基を含有するポリマーは、正孔輸送材料として広く使用される。ＨＴ中間層３１８の厚さは有利には１０〜１５０ｎｍである。ＨＴ中間層３１８の厚さは、更に有利には２０〜６０ｎｍである。本発明のいくつかの実施形態では、ＨＴ中間層３１８は、架橋可能な正孔輸送ポリマーを用いて作製される。
【００３６】
本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、ＨＴ中間層３１８は１つ以上の有機及び／又は無機の導電性ドーパントも有することができる。１つ以上の実施形態において、無機の導電性ドーパントには、例えば次のもののうちの少なくとも１つが含まれている。すなわち、塩化鉄（ＦｅＣｌ3）、臭化鉄（ＦｅＢｒ3）、五塩化アンチモン（ＳｂＣｌ5）、五塩化ヒ素（ＡｓＣｌ5）、三フッ化ホウ素（ＢＦ3）などが含まれている。１つ以上の実施形態において、有機の導電性ドーパントには、例えば次のもののうちの少なくとも１つが含まれている。すなわち、２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノ−キノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ）、ジシアノジクロロキノン、及びトリニトロフルオレノン等が含まれている。
【００３７】
このＨＴ中間層３１８は、後続の隣接層、例えばＥＭＬ２１６の作製時に使用される溶剤にさらされる場合、有利には架橋されるか又は他に物理的に又は化学的に不溶性にされて、このＨＴ中間層３１８の劣化が抑制される。架橋は、ＨＴ中間層３１８のデポジットした溶液又は薄膜を光、紫外線、熱にさらすか、又は化学的プロセスによって達成することができる。これに含まれ得るのは、紫外線硬化性インキ、架橋性側鎖、架橋性鎖末端基、架橋してポリマーにすることの可能なモノマー、架橋剤、開始剤、ポリマーブレンド、ポリマーマトリックス等を使用することである。有機材料を架橋させる一般的方法は周知であり、ここでは更に説明しない。架橋とは択一的に可能なものとして、ＨＴ中間層３１８は、ＥＭＬ２１６の作製時に使用する溶剤（例えばトルエン、キシレン等）の極性にしたがって、その極性を調節することによって不溶性にすることができる。ＨＴ中間層３１８は、インクジェット印刷、スピンコーティング又は他の適当なデポジット技術によって架橋プロセスの前に又は架橋プロセスと一緒に作製することができる。
【００３８】
図３には本発明の少なくとも１つの実施形態による、光素子に使用される複合発光層の平面図が示されている。ここには青色発光薄膜が示されている。この青色発光薄膜の上に緑色染料がスタンプされて正方形の緑色発光領域が形成されている。この緑色発光領域は、下にある青色発光薄膜の上に設けるか、この薄膜に埋め込むことができる。付加的な発光材料を同様にスタンプまたは印刷することができる。
【００３９】
上記のＯＬＥＤディスプレイ／デバイスは、例えば、コンピュータディスプレイ、車両のインフォメーションディスプレイ、テレビジョンモニタ、電話、プリンタ、及び照明付きの標識などの用途においてディスプレイ内で使用することができ、また白色及び有色光の照明、住居及び一般的な面照明に対する照明用途およびバックライト用途および工業的照明に使用することができる。照明において期待されているのは、ここに記載したデバイスの「飽和していない」色に起因して、（大きな演色評価数に必要な）プランク曲線に沿った色調整が、種々異なる飽和していない色を発光するＯＬＥＤの組み合わせを使用することによって簡単に達成できることである。またこのようなデバイスにおいて、発光は色の組み合わせから構成されているのにもかかわらず、このデバイス内のパターンニングされた領域は局所的にはなお単一の色を発光している。従来、ＯＬＥＤの分野では１デバイス内の単一発光部分からの発光により、最善のデバイス効率が可能になるのであり、この発光は、組み合わせ形の発光体の発光を上回ることが多い。本発明によって回避されるのは、色範囲を得るために個々に飽和したピクセルが要求されることである。同時に局所的に見れば、上記の発光は実際に単色から得られるのであり、効率はまったく損なわれていないのである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の少なくとも１つの実施形態によるエレクトロルミネ（ＥＬ）デバイス２０５の１実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の少なくとも１つの実施形態によるＥＬデバイスの実施例を示す断面図である。
【図３】本発明の少なくとも１つの実施形態による、光素子に利用される複合発光層の平面図である。
【符号の説明】
【００４１】
２０５ ＥＬデバイス、 ２０８ 基板、 ２１１ 第１電極、 ２１４ 半導体スタック、 ２１５ アノードバッファ層、 ２１６ 複合発光層、 ２１７ 第２電極、 ３１８ 正孔輸送中間層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には薄膜デバイスの処理及び製造の技術分野に関する。より具体的にいうと、本発明は有機発光ダイオードデバイス及びディスプレイの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を用いた白色発光パネルは、将来の低電力消費形の照明解決手段として研究が行われている。構成波長から白色光を形成して可視スペクトルをカバーするため、これらのパネルにおいてふつう複数の発光体が使用される。１つの方法に含まれるのは、個々の発光体から発光をベースにして、個々のピクセルによるＯＬＥＤパネルのピクシレーション（pixilation）を使用することである。これにより、このパネルから得られる全体的な発光は、種々異なる波長からの発光から構成されて、白らしく見えるのである。このような方法には、有機層に対しても、個々のＯＬＥＤピクセルをアドレッシングするために使用される電極に対しても共に、コストのかかるパターニング法が必要である。
【０００３】
有機エレクトロルミネセンスデバイスから白色光の形成を可能にする１アプローチが開示されている。このアプローチでは、種々異なる波長で発光する発光体によって、ＯＬＥＤの単一の複合有機発光層の表面パターニングを行う必要がある。種々異なる色を発光する上記の複合発光層からこのようにして得られて合成された発光により、可視スペクトルがカバーされて所望の色の光が形成される。さらに、上記の複合層内の発光材料では共通のカソード及びアノードが使用されており、これによってコストのかかる電極パターニング法を回避している。このタイプのエレクトロルミネセンスは、コストを低減するための１つの手法であり、この手法によってこのデバイスの実質的な効率を維持する一方で、構成発光色から得られる白色光を発光する表面が得られるのである。
【０００４】
さらに上記の複合発光層内に、異なる波長の光を発光する異なる発光体材料を、異なるパターンでデポジットすることができ、これによってこのエレクトロルミネセンスデバイスにおいて静的で多色のアイコンが形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、従来技術の欠点を解消した、白色光を発光する有機エレクトロルミネセンスデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題は、本発明の請求項１により、有機エレクトロルミネセンスデバイスにおいて、このデバイスには、基板と、この基板に配置された第１電極と、この第１電極に配置された複合発光層と、この複合発光層に配置された第２電極とが含まれており、上記の複合層には第１発光材料が含まれており、この第１発光材料は、少なくとも１つの付加的な発光材料によってパターニングされ、この付加的な発光材料により、上記の第１発光材料とは異なるスペクトルが発させられ、さらに上記の第２電極および第１電極は、複合発光層全体に共通であり、かつ該複合発光全体をアドレッシングすることを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供することによって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の１つ又はそれ以上の実施形態において開示されるのは、第１発光材料と、第１発光材料の表面上／表面内にパターニングされる少なくとも１つの付加的な発光材料とを有する複合発光層を含む新規のエレクトロルミネセンス（ＥＬ）デバイスである。上記の複合発光層のすべての色発光領域は、このＥＬデバイスの２つの電極によって個別にアドレッシング可能である。いくつかの実施形態では少なくとも１つの付加的な発光材料が、第１発光層内の副層に埋め込まれるか、又は副層が形成されて１つ以上の色発光領域が得られる。いくつかの実施形態では上記の領域により、繰り返しのパターンが形成される。いくつかの実施形態において上記のＥＬデバイスは、白又はモノクロームのカラー方式を使用した面照明（area lighting）の場合と同様に均一な発光を供給するように設計された発光素子である。別の実施形態において上記のＥＬデバイスは、静的で多色のアイコンを供給するように設計される。
【０００８】
いくつかの実施形態によれば、上記の複合発光層は、均一な薄膜又は層としてデポジットされた第１青色発光材料と、この薄膜又は層にパターンでデポジットされる第２緑色発光材料と、これらの第１及び第２の発光材料にさらに別のパターンでデポジットされる第３赤色発光材料とから構成される。デポジットされる赤色及び／又は緑色材料はさらに、下に設けられている青色発光層に「入り込む」ことが可能である。上記の複合発光層は、電極の対によって個別にアドレッシング及びアクティブ状態にされる。ここでこれらの電極は、添付の図面に示すようにスタック状に配置することができる。上記のＥＬデバイスはまた、必要に応じて１つの層内に電荷注入、電荷輸送、電荷阻止及び封入層又はこれらの組み合わせを含むことができ、また有利には共通の基板に構成される。例えば、正孔輸送及び電子阻止層の組み合わせは、ＰＡＮＩ（ポリアニリン），ＰＥＤＯＴ（ポリ（３，４）−エチレン−ジオキシチオフェン））及びＰＳＳ（ポリスチレンスルホネート）などの材料を含むことが可能である。
【０００９】
さらに、上記のＥＬデバイスは、正孔注入及びこのデバイスの平坦化を向上させるアノードバッファ層を含むことができる。
【００１０】
本発明の少なくとも１つの実施形態にしたがってＥＬデバイスを作製する１つの方法は、最初に、例えば、青色を発光する発光薄膜又は層を作製することである。この薄膜は、単一の大きな電極、例えば、透明ＩＴＯアノードにスピンコート又は蒸着することができる。つぎにこの青色発光薄膜又は層をパターニングして、緑色及び赤色発光材料をデポジットすることの可能な領域を得ることができる。これに続いて単一の大きなカソードがデポジットされる。形成される光の色は、個々の色発光領域の効率及び各領域からなる相対的な面積によって決定される。これによってピクシレーションされる電極の、コストのかかるパターニングが回避される。択一的には最初に非発光性のマトリクス薄膜又は層をスピンコートすることができる。つぎにさまざまなスペクトルを得るために必要な発光体及び成分（moiety）が上記のマトリクスにパターニングされる。この場合に例えば、赤、緑及び青又はシアン及びオレンジを組み合わせる。
【００１１】
使用するパターニング法は、別の方法でもよく、また例えばＰＤＭＳスタンプ、発光体分子を含む溶媒のスピニング、パターンのインジェットによる形成、蒸着又は別の任意の印刷方式を含むことができる。さらに、パターンの局所的な領域に必要な別の成分、例えば電荷輸送分子を拡散させて、印刷又はデポジット法によって変更された領域におけるデバイス性能を向上させることができる。
【００１２】
本発明の１実施形態では、上記の第１発光材料は、黄色、青色、緑色、赤色、シアンおよびオレンジのうちの少なくとも１色に発光する。
【００１３】
本発明の１実施形態では、上記の少なくとも１つの付加的な発光材料は、黄色、青色、緑色、赤色、シアンおよびオレンジのうちの少なくとも１色に発光する。
【実施例】
【００１４】
図１には本発明の少なくとも１つの実施形態によるエレクトロルミネセンス（ＥＬ）デバイス２０５の１実施形態の断面図が示されている。ＯＬＥＤデバイス２０５には基板２０８及びこの基板２０８上の第１電極２１１が含まれている。ＯＬＥＤデバイス２０５にはまた第１電極２１１上の半導体スタック２１４も含まれている。半導体スタック２１４には少なくとも、（１）アノードバッファ層（ＡＢＬ）２１５及び（２）複合発光層（ＣＥＭＬ composite light emissive layer）層２１６が含まれている。
【００１５】
図１に示したようにＯＬＥＤデバイス２０５は下面発光型デバイスである。下面発光型デバイスとして、第１電極２１１はアノードとして動作し、またＡＢＬ２１５は第１電極２１１上に配置される。ＣＥＭＬ２１６はＡＢＬ２１５上に作製され、続いて第２電極２１７（カソード）が半導体スタック２１４上に作製される。図１に示した層とは別の層、例えば絶縁層、バリア層、電子／正孔注入層及び阻止層、ゲッタ層なども付加することもできる。これらの層のうちのいくつかの実施例を以下、さらに詳しく説明する。
【００１６】
基板２０８：
基板２０８は、上記の付加的な層及び電極を支持することができかつＯＬＥＤデバイス２０５によって放射される光の波長に対して透明又は半透明である任意の材料とすることが可能である。有利な基板材料には、ガラス、石英、シリコン及びプラスチック、有利には薄いフレキシブルガラスが含まれる。基板２０８の有利な厚さは、使用する材料及びデバイスの用途に依存する。基板２０８はシート又は連続したフィルムの形態とすることが可能である。この連続フィルムは、例えば、ロールツーロール製造法に使用され、これは殊にプラスチック、金属及び金属化されたプラスチックシートに適している。
【００１７】
第１電極２１１：
下面発光型の構成では、第１電極２１１はアノードとして動作する（このアノードは正孔注入層として使用される導電層である）。典型的なアノード材料には、金属（例えば白金、金、パラジウム、インジウム等）；金属酸化物（例えば酸化鉛、酸化スズ、酸化インジウムスズ等）；黒鉛、ドープされた無機半導体（例えばシリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム等）；ドープされた導電性ポリマー（例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等）が含まれる。第１電極２１１は、有利には酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる。
【００１８】
第１電極２１１は有利には、ＯＬＥＤデバイス２０５によって形成される光の波長に対して透明又は半透明である。第１電極２１１の厚さは有利には、約１０ナノメートル（ｎｍ）〜約１０００ｎｍであり、さらに有利には５０ｎｍ〜約２００ｎｍであり、最も有利には約１００ｎｍ〜１５０ｎｍである。
【００１９】
一般に第１電極層２１１は、当該技術分野において公知である、薄膜をデポジットするための任意の技術を使用して作製することができ、これには例えば、純金属又は合金又は他の薄膜状の前駆体を使用した、例えば真空蒸着、スパッタリング、電子ビームデポジション又は化学気相成長が含まれる。
【００２０】
ＡＢＬ２１５：
ＡＢＬ２１５は、良好な正孔伝導特性を有し、第１電極２１１からＥＭＬ２１６に正孔を有効に注入するために使用される。ＡＢＬ２１５は、ポリマー又は小分子材料又は他の有機材料又は部分的に有機な材料からなる。例えば、ＡＢＬ２１５は、共に小分子の形又はポリマーの形である第３アミン又はカルバゾール誘導体、導電性ポリアニリン（ＰＡＮＩ）、又はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）の溶液）（HC Starck社からBaytron Pとして入手可能）から作製することができる。ＡＢＬ２１５は、約５ｎｍ〜約１０００ｎｍの厚さを有することができ、また通常では約５０〜約２５０ｎｍが使用される。
【００２１】
ＡＢＬ２１５の他の例には、任意の小分子材料及びこれに類似するものが含まれ、有利には０．３〜３ｎｍの厚さを有するプラズマ重合されたフルオロカーボンフィルム（ＣＦｘ）、有利には１０〜５０ｎｍの厚さを有する銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）フィルムなどが含まれる。
【００２２】
ＡＢＬ２１５は、選択的デポジション技術又は非選択的デポジション技術により形成させることができる。選択的デポジション技術の例には、例えばインクジェットプリント、フレックスプリント及びスクリーン印刷が含まれる。非選択的デポジション技術の例には、例えばスピンコーティング、浸漬コーティング、ウェブコーティング及びスプレーコーティングが含まれる。正孔輸送及び／又はバッファ材料は、第１電極２１１にデポジットされ、つぎに乾燥して薄膜にすることができる。乾燥した薄膜は、ＡＢＬ２１５である。ＡＢＬ２１５に対する他のデポジション法には、（ＣＦｘ層用の）プラズマ重合、真空蒸着、又は（例えばＣｕＰｃの被膜用の）気相蒸着が含まれる。
【００２３】
ＣＥＭＬ２１６：
複合発光層（ＣＥＭＬ）２１６は、複数のエレクトロルミネセンス材料から構成されており、これらの材料は、第１電極２１１と第２電極２１７とにわたって電位を加えることによって、又は別の励起によって光を発する。このＣＥＭＬは、モノマー、オリゴマー、小分子及びポリマーのような性質の有機又は有機金属の材料から作製することができる。ここで使用した有機という語には有機金属材料も含まれる。これらの材料における発光は、蛍光又は燐光の結果として形成することができる。異なる色スペクトルを発光する複数の発光材料は、スタンプ、印刷、蒸着、別のデポジション処理又はこれらの技法の任意の組み合わせによって合成されてＣＥＭＬ２１６が形成される。例えば、青色発光ポリマー材料に赤色及び緑色を発光する染料をスタンプすることによって、ＣＥＭＬ２１６から白っぽい発光を得ることができる。ＣＥＭＬ２１６に使用可能な発光材料の例に含まれるのは、以下である。
【００２４】
（ｉ）ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）及びフェニレン残基を様々な位置で置換したその誘導体；
（ｉｉ）ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）及びビニレン残基を様々な位置で置換したその誘導体；
（ｉｉｉ）ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）及びフェニレン残基を様々な位置で置換しかつビニレン残基を様々な位置で置換したその誘導体；
（ｉｖ）ポリ（アリーレンビニレン）、ここでアリーレンは、ナフタレン、アントラセン、フリレン、チエニレン、オキサジアゾール及びその類似体のような残基とすることが可能である；
（ｖ）ポリ（アリーレンビニレン）の誘導体、ここでアリーレンは上記の（ｉｖ）と同様とすることができ、さらにアリーレンの様々な位置に置換基を有することができる；
（ｖｉ）ポリ（アリーレンビニレン）の誘導体、ここでアリーレンは上記の（ｉｖ）と同様とすることができ、さらにビニレンの様々な位置に置換基を有することができる；
（ｖｉｉ）ポリ（アリーレンビニレン）の誘導体、ここでアリーレンは上記の（ｉｖ）と同様とすることができ、さらにアリーレンの様々な位置に置換基及びビニレンの様々な位置に置換基を有することができる；
（ｖｉｉｉ）アリーレンビニレンオリゴマー、例えば（ｉｖ）、（ｖ）、（ｖｉ）及び（ｖｉｉ）におけるアリーレンビニレンオリゴマーと、非共役オリゴマーとのコポリマー；及び
（ｉｘ）ポリ（ｐ−フェニレン）及びフェニレン残基を様々な位置で置換したその誘導体、これにはラダーポリマー誘導体、例えばポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）及びその類似体が含まれる；
（ｘ）ポリ（アリーレン）、ここでこのアリーレンはナフタレン、アントラセン、フリレン、チエニレン、オキサジアゾール、及びその類似体のような残基：及びアリーレン残基を様々な位置で置換したその誘導体とすることができる；
（ｘi）オリゴアリーレン、例えば（ｘ）で示したオリゴアリーレンと、非共役オリゴマーとのコポリマー
（ｘｉｉ）ポリキノリン及びその誘導体；
（ｘｉｉｉ）ポリキノリンと、例えば溶解性を提供するためのアルキル基又はアルコキシ基でフェニレンを置換したｐ−フェニレンとのコポリマー；
（ｘｉｖ）硬質のロッドポリマー（rigid rod polymer）、例えばポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスチアゾール）、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾイミダゾール）、及びその誘導体、及び
（ｘｖ）ポリビニルカルバゾール又は別の非共役ポリマー
が含まれる。
【００２５】
ポリフルオレンを使用する別の有機発光材料に含まれるのは、緑色、赤色、青色又は白色の光を発光するもの、又はその類縁体、コポリマー、誘導体又はこれらの混合物である。他のポリマーには、ポリスピロフルオレン系のポリマー、その類縁体、コポリマー及び誘導体が含まれる。択一的にポリマーでもなく、又はポリマーとの組み合わせでもない、蛍光又はりん光によって発光する有機小分子を有機エレクトロルミネセンス層として使用するか、又は複合発光層の一部とすることが可能である。有機小分子材料の例に含まれるのは、
（ｉ）トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ3）；
（ｉｉ）１，３−ビス（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノフェニル）−１，３，４−オキシジアゾール（ＯＸＤ−８）；
（ｉｉｉ）−オキソービス（２−メチル−８−キノリナト）アルミニウム；
（ｉｖ）ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム；
（ｖ）ビス（ヒドロキシベンゾキノリナト）ベリリウム（ＢｅＱ．ｓｕｂ．２）；
（ｖｉ）ビス（ジフェニルビニル）ビフェニレン（ＤＰＶＢＩ）；及び
（ｖｉｉ）アリールアミン置換したジスチリルアリーレン（ＤＳＡアミン）である。
【００２６】
このＥＭＬ２１６は任意の所望の色で発光することができ、かつ所望のようにポリマー、コポリマー、染料、ナノ粒子、小分子、ドーパント、クエンチャー、及び正孔輸送材料又はこれらの任意の組み合わせを含むことができる。付加的にＥＭＬ２１６は、複合発光層における種々異なる発光材料のパターンの密度に依存して種々と異なる色の光を発することができる。
【００２７】
さらに発光材料は、有機又は無機のりん光又は蛍光染料を含むことができる。例えば、使用する発光材料は、例えば、有機発光染料（例えばペリレン及びクマリン）のような染料を含むことができる。発光材料として、又は発光材料に付加的に使用可能なスペクトルコンバージョン材料の別の例に含まれるのは、例えば、セリウムをドーピングしたガーネット、窒化りん光体、イオン化したりん光体、例えばＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ2+又はＳｒＳ：Ｅu2+、又は量子点である。
【００２８】
ＣＥＭＬ２１６の厚さは、約５ｎｍ〜約５００ｎｍであり、有利には約２０ｎｍ〜約１００ｎｍ、さらに有利には約７５ｎｍとすることが可能である。さまざま発光材料をパターニングするために使用する方法は、別の方法でもよく、例えばＰＤＭＳスタンプ、発光体分子を含む溶媒のスピニング、パターンのインクジェット又は別の任意の印刷法及び蒸着を含むことができる。さらに、パターンの局所的な領域に必要な別の成分、例えば電荷輸送分子を拡散させて、印刷法によって変更された領域におけるデバイス性能を向上させることも可能である。
【００２９】
このように発光材料に加えて、ＣＥＭＬ２１６は、電荷輸送機能のある材料も含有することができる。電荷輸送材料には電荷担体を輸送することができるポリマー又は小分子が含まれる。例えば、ポリチオフェン、誘導体化されたポリチオフェン、オリゴマー型のポリチオフェン、誘導体化されたオリゴマー型のポリチオフェン、ペンタセン、トリフェニルアミン及びトリフェニルジアミンなどのような有機材料が含まれる。ＥＭＬ２１６は、半導体、例えばシリコン、ヒ化ガリウム、セレン化カドミウム又は硫化カドミウムも含むことができる。
【００３０】
本発明の択一的な実施形態では、最初に非発光性の（例えば、ポリメチルメタクリレート又はポリカーボネート又はポリビニルカルバゾールの）マトリクス層をデポジットし、引き続き、パターン化を行って又はこれを行わずにマトリクス内にさまざまな発光材料を埋め込むことによってＣＥＭＬ２１６を作製することができる。このようにして各発光エリアは輸送材料を有し、また別の構成体は、固有の発光体に最適化される。各発光体の輸送材料は異なっていてもよい。
【００３１】
第２電極２１７：
下面発光型の構成では、第２電極層２１７は、カソードとして機能する（カソードは、電子注入層として使用されかつ低い仕事関数を有する材料を含有する導電層である）。この第２電極は多数の異なる材料を含有することができるが、有利な材料に含まれるのは、アルミニウム、銀、金、マグネシウム、カルシウム、セシウム、バリウム、又はこれらの組み合わせである。さらに有利には、このカソードはアルミニウム、アルミニウム合金又はマグネシウムと銀の組み合わせを包む。付加的なカソード材料は、ＬｉＦ等のようなフッ化物を含有していても良い。第２電極２１７は、ここでは単層として示されているが、上記の１つ又は複数の材料の任意の有利な組み合わせからなる複数の副層から構成することもできる。
【００３２】
第２電極層２１７の厚さは、約１０ｎｍ〜約１０００ｎｍであり、有利には約５０ｎｍ〜約５００ｎｍであり、さらに有利には約１００ｎｍ〜約３００ｎｍである。第２電極２１７をデポジットすることの可能な多数の方法が当業者には公知であるが、真空蒸着法及びスパッタリング法が有利である。
【００３３】
本発明を実現するデバイスは次のように作製した。ＩＴＯコートされた（アノード）ガラス基板上に定められる大きなエリアピクセルを使用した。６０ｎｍのＰＥＤＯＴ層（アノードバッファ層）をその上にスピンコートした。これに続くのが青色発光ポリマー（ＬＥＰ）薄膜である。つぎに緑色の染色によってプレコートしたスタンプを使用した。このスタンプは、青色ＬＥＰの最上部に配置され、緑色染色が、青色ＬＥＰの特定の領域に押し込まれた。これに続いて行われたのが赤色染料によるスタンプである。このようにして赤色及び緑色の領域のパターンを有する青色ＬＥＰの複合層が得られた。これに続いて行われるのが、単一の大きなカソードの蒸着である。このデバイスから得られる光は、上記の発光色の組み合わせである。したがってコスト的に有利な「白色」光源が得られるのである。
【００３４】
図２には本発明の少なくとも１つの実施形態によるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）デバイス３０５の１実施態様の断面図が示されている。デバイス３０５は、次のものを除いてデバイス２０５とすべての点で類似又は同じであり、類似の参照番号が付された構成要素は同じ又は同様に説明される。すなわち、半導体積層３１４には少なくとも３層、ＥＭＬ２１６、正孔輸送（ＨＴ）中間層３１８及びアノードバッファ層（ＡＢＬ）２１５が含まれるのである。
【００３５】
ＨＴ中間層３１８：
ＨＴ層３１８の機能はつぎに挙げるもののうちのいくつかである。すなわち、ＥＭＬ２１６への正孔注入をアシストする機能、励起子の消光を低減する機能、電子輸送よりも良好な正孔輸送を提供する機能、及び電子がＡＢＬ２１５へ侵入してこれを減損することを阻止する機能のうちのいくつかである。いくつかの材料は、上で列挙した所望の特性の１つ又は２つを有することができるが、この材料の中間層としての有効性は、これらが提示する特性の数によって改善されると考えられる。ＨＴ中間層３１８は、少なくとも部分的に次の１つ以上の化合物、その誘導体又はその残基などから構成されるか、又はそれらから誘導することができる。すなわち、ポリフルオレン誘導体、ポリ（２，７−（９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレン）−（１，４−フェニレン−（（４−ｓｅｃ−ブチルフェニル）イミノ）−１，４−フェニレン）及び架橋可能な形を含む誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）の発光しない形、架橋可能な小分子又はポリマーマトリックスと混合されたトリアリールアミン系材料（例えばトリフェニルジアミン（ＴＰＤ）、α−ナフチルフェニル−ビフェニル（ＮＰＢ））、チオフェン、オキセタン官能化ポリマー及び小分子等である。ＨＴ中間層３１８中で使用される正孔輸送材料は、有利にはポリマーの正孔輸送材料であるが、ポリマー結合剤を有する小分子の正孔輸送材料とすることも可能である。例えば、主鎖又は側鎖中に芳香族アミン基を含有するポリマーは、正孔輸送材料として広く使用される。ＨＴ中間層３１８の厚さは有利には１０〜１５０ｎｍである。ＨＴ中間層３１８の厚さは、更に有利には２０〜６０ｎｍである。本発明のいくつかの実施形態では、ＨＴ中間層３１８は、架橋可能な正孔輸送ポリマーを用いて作製される。
【００３６】
本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、ＨＴ中間層３１８は１つ以上の有機及び／又は無機の導電性ドーパントも有することができる。１つ以上の実施形態において、無機の導電性ドーパントには、例えば次のもののうちの少なくとも１つが含まれている。すなわち、塩化鉄（ＦｅＣｌ3）、臭化鉄（ＦｅＢｒ3）、五塩化アンチモン（ＳｂＣｌ5）、五塩化ヒ素（ＡｓＣｌ5）、三フッ化ホウ素（ＢＦ3）などが含まれている。１つ以上の実施形態において、有機の導電性ドーパントには、例えば次のもののうちの少なくとも１つが含まれている。すなわち、２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノ−キノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ）、ジシアノジクロロキノン、及びトリニトロフルオレノン等が含まれている。
【００３７】
このＨＴ中間層３１８は、後続の隣接層、例えばＥＭＬ２１６の作製時に使用される溶剤にさらされる場合、有利には架橋されるか又は他に物理的に又は化学的に不溶性にされて、このＨＴ中間層３１８の劣化が抑制される。架橋は、ＨＴ中間層３１８のデポジットした溶液又は薄膜を光、紫外線、熱にさらすか、又は化学的プロセスによって達成することができる。これに含まれ得るのは、紫外線硬化性インキ、架橋性側鎖、架橋性鎖末端基、架橋してポリマーにすることの可能なモノマー、架橋剤、開始剤、ポリマーブレンド、ポリマーマトリックス等を使用することである。有機材料を架橋させる一般的方法は周知であり、ここでは更に説明しない。架橋とは択一的に可能なものとして、ＨＴ中間層３１８は、ＥＭＬ２１６の作製時に使用する溶剤（例えばトルエン、キシレン等）の極性にしたがって、その極性を調節することによって不溶性にすることができる。ＨＴ中間層３１８は、インクジェット印刷、スピンコーティング又は他の適当なデポジット技術によって架橋プロセスの前に又は架橋プロセスと一緒に作製することができる。
【００３８】
図３には本発明の少なくとも１つの実施形態による、光素子に使用される複合発光層の平面図が示されている。ここには青色発光薄膜が示されている。この青色発光薄膜の上に緑色染料がスタンプされて正方形の緑色発光領域が形成されている。この緑色発光領域は、下にある青色発光薄膜の上に設けるか、この薄膜に埋め込むことができる。付加的な発光材料を同様にスタンプまたは印刷することができる。
【００３９】
上記のＯＬＥＤディスプレイ／デバイスは、例えば、コンピュータディスプレイ、車両のインフォメーションディスプレイ、テレビジョンモニタ、電話、プリンタ、及び照明付きの標識などの用途においてディスプレイ内で使用することができ、また白色及び有色光の照明、住居及び一般的な面照明に対する照明用途およびバックライト用途および工業的照明に使用することができる。照明において期待されているのは、ここに記載したデバイスの「飽和していない」色に起因して、（大きな演色評価数に必要な）プランク曲線に沿った色調整が、種々異なる飽和していない色を発光するＯＬＥＤの組み合わせを使用することによって簡単に達成できることである。またこのようなデバイスにおいて、発光は色の組み合わせから構成されているのにもかかわらず、このデバイス内のパターンニングされた領域は局所的にはなお単一の色を発光している。従来、ＯＬＥＤの分野では１デバイス内の単一発光部分からの発光により、最善のデバイス効率が可能になるのであり、この発光は、組み合わせ形の発光体の発光を上回ることが多い。本発明によって回避されるのは、色範囲を得るために個々に飽和したピクセルが要求されることである。同時に局所的に見れば、上記の発光は実際に単色から得られるのであり、効率はまったく損なわれていないのである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の少なくとも１つの実施形態によるエレクトロルミネ（ＥＬ）デバイス２０５の１実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の少なくとも１つの実施形態によるＥＬデバイスの実施例を示す断面図である。
【図３】本発明の少なくとも１つの実施形態による、光素子に利用される複合発光層の平面図である。
【符号の説明】
【００４１】
２０５ ＥＬデバイス、 ２０８ 基板、 ２１１ 第１電極、 ２１４ 半導体スタック、 ２１５ アノードバッファ層、 ２１６ 複合発光層、 ２１７ 第２電極、 ３１８ 正孔輸送中間層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機エレクトロルミネセンスデバイスにおいて、
該デバイスには、
基板と、
該基板に配置された第１電極と、
該第１電極に配置された複合発光層と、
該複合発光層に配置された第２電極とが含まれており、
前記複合層には第１発光材料が含まれており、
該第１発光材料は、少なくとも１つの付加的な発光材料によってパターニングされ、
当該の付加的な発光材料により、前記の第１発光材料とは異なるスペクトルが発させられ、
さらに前記の第２電極および第１電極は、複合発光層全体に共通であり、かつ該複合発光全体をアドレッシングすることを特徴とする
有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項２】
さらに前記の第１電極と複合発光層との間に、コーティングされたアノードバッファ層が含まれている、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記第１電極には正孔注入電極が含まれている、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記第２電極には電子注入電極が含まれている、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
更に、前記のアノードバッファ層と複合発光層との間に配置された正孔輸送中間層が含まれている、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記の複合発光層は更に電荷輸送材料を含んでいる、
請求項１記載のデバイス。
【請求項７】
前記の第１発光材料は、薄膜または層として作製される、
請求項１記載のデバイス。
【請求項８】
前記の少なくとも１つの付加的な発光材料は、第１発光材料の薄膜または層にスタンプまたは配置される、
請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記の少なくとも１つの付加的な発光材料は染料である、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記の第１発光材料は、ポリマーである、
請求項１記載のデバイス。
【請求項１１】
前記の第１発光材料は、小分子である、
請求項１記載のデバイス。
【請求項１２】
前記の第１発光材料は、黄色、青色、緑色、赤色、シアンおよびオレンジのうちの少なくとも１色に発光する、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記の少なくとも１つの付加的な発光材料は、黄色、青色、緑色、赤色、シアンおよびオレンジのうちの少なくとも１色に発光する、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記の少なくとも１つの付加的な発光材料は、第１発光材料の薄膜または層に印刷または配置される、
請求項７に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記の少なくとも１つの付加的な発光材料は、蒸着によって第１発光材料の層に配置される、
請求項７に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記の第１発光材料は、青色に発光する、
請求項１記載のデバイス。
【請求項１７】
前記の少なくとも１つの付加的な発光材料は、緑色に発光する発光材料と、赤色に発光する別の発光材料を含んでいる、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記の複合発光層は、非発光性のマトリクスを含んでおり、
前記の第１発光材料および少なくもと１つの付加的な発光材料は、当該マトリクス内または該マトリクス上にデポジットされる、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記の有機エレクトロルミネセンスデバイスは、照明素子である、
請求項１記載のデバイス。
【請求項２０】
前記の複合発光層は、非発光性のマトリクスを含んでおり、
前記の第１発光材料および対応する電荷輸送材料は当該マトリクス内または該マトリクスにデポジットされ、
前記の少なくとも１つの付加的な発光材料および対応する輸送材料は、当該マトリクス内または該マトリクスにデポジットされる、
請求項６に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記の第１発光材料は、少なくとも１つの付加的な発光材料とは異なるパターンで前記マトリクス上にデポジットされる、
請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記の少なくとも１つの発光材料および少なくとも１つの電荷輸送材料は、前記マトリクス内または該マトリクスにデポジットされる、
請求項６に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記の少なくとも１つの付加的な発光材料は、前記のマトリクス内または該マトリクスにデポジットされる、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記の非発光性のマトリクスは、非共役ポリマーを含む、
請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１】
有機エレクトロルミネセンスデバイスにおいて、
該デバイスには、
基板と、
該基板に配置された第１電極と、
該第１電極に配置された複合発光層と、
該複合発光層に配置された第２電極とが含まれており、
前記複合層には第１発光材料が含まれており、
該第１発光材料は、少なくとも１つの付加的な発光材料によってパターニングされ、
当該の付加的な発光材料により、前記の第１発光材料とは異なるスペクトルが発させられ、
さらに前記の第２電極および第１電極は、複合発光層全体に共通であり、かつ該複合発光全体をアドレッシングすることを特徴とする
有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項２】
さらに前記の第１電極と複合発光層との間に、コーティングされたアノードバッファ層が含まれている、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記第１電極には正孔注入電極が含まれている、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記第２電極には電子注入電極が含まれている、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
更に、前記のアノードバッファ層と複合発光層との間に配置された正孔輸送中間層が含まれている、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記の複合発光層は更に電荷輸送材料を含んでいる、
請求項１記載のデバイス。
【請求項７】
前記の第１発光材料は、薄膜または層として作製される、
請求項１記載のデバイス。
【請求項８】
前記の少なくとも１つの付加的な発光材料は、第１発光材料の薄膜または層にスタンプまたは配置される、
請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記の少なくとも１つの付加的な発光材料は染料である、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記の第１発光材料は、ポリマーである、
請求項１記載のデバイス。
【請求項１１】
前記の第１発光材料は、小分子である、
請求項１記載のデバイス。
【請求項１２】
前記の第１発光材料は、黄色、青色、緑色、赤色、シアンおよびオレンジのうちの少なくとも１色に発光する、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記の少なくとも１つの付加的な発光材料は、黄色、青色、緑色、赤色、シアンおよびオレンジのうちの少なくとも１色に発光する、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記の少なくとも１つの付加的な発光材料は、第１発光材料の薄膜または層に印刷または配置される、
請求項７に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記の少なくとも１つの付加的な発光材料は、蒸着によって第１発光材料の層に配置される、
請求項７に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記の第１発光材料は、青色に発光する、
請求項１記載のデバイス。
【請求項１７】
前記の少なくとも１つの付加的な発光材料は、緑色に発光する発光材料と、赤色に発光する別の発光材料を含んでいる、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記の複合発光層は、非発光性のマトリクスを含んでおり、
前記の第１発光材料および少なくもと１つの付加的な発光材料は、当該マトリクス内または該マトリクス上にデポジットされる、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記の有機エレクトロルミネセンスデバイスは、照明素子である、
請求項１記載のデバイス。
【請求項２０】
前記の複合発光層は、非発光性のマトリクスを含んでおり、
前記の第１発光材料および対応する電荷輸送材料は当該マトリクス内または該マトリクスにデポジットされ、
前記の少なくとも１つの付加的な発光材料および対応する輸送材料は、当該マトリクス内または該マトリクスにデポジットされる、
請求項６に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記の第１発光材料は、少なくとも１つの付加的な発光材料とは異なるパターンで前記マトリクス上にデポジットされる、
請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記の少なくとも１つの発光材料および少なくとも１つの電荷輸送材料は、前記マトリクス内または該マトリクスにデポジットされる、
請求項６に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記の少なくとも１つの付加的な発光材料は、前記のマトリクス内または該マトリクスにデポジットされる、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記の非発光性のマトリクスは、非共役ポリマーを含む、
請求項１４に記載のデバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−２０８２６７（Ｐ２００７−２０８２６７Ａ）
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００７−２３４４５（Ｐ２００７−２３４４５）
【出願日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【出願人】（５９９１３３７１６）オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (586)
【氏名又は名称原語表記】Ｏｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｗｅｒｎｅｒｗｅｒｋｓｔｒａｓｓｅ ２， Ｄ−９３０４９ Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３４４５（Ｐ２００７−２３４４５）
【出願日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【出願人】（５９９１３３７１６）オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (586)
【氏名又は名称原語表記】Ｏｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｗｅｒｎｅｒｗｅｒｋｓｔｒａｓｓｅ ２， Ｄ−９３０４９ Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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